[发明专利]一种用于轴孔装配的机器人视觉引导方法

说明书

本发明提供了一种用于轴孔装配的机器人视觉引导方法，利用工业相机对孔系工件进行拍照，获取孔系工件的图像数据，将图像数据传到上位机；上位机对图像数据进行图像处理和分析，得出孔系工件在图像上的各轴孔的中心位置及半径的图像数据；将各轴孔的图像坐标数据转换为机器人坐标系的坐标数据；将机器人坐标数据发送给机器人控制器，从而完成视觉引导工作。该方法提高了工业机器人智能装配的准确性、稳定性，提高了其自动化程度。

技术领域

本发明涉及机器人控制领域，具体涉及一种用于轴孔装配的机器人视觉引导方法。

背景技术

在现代制造业中，工业机器人被广泛的应用于各种生产需求，如焊接、喷涂、码垛、装配等。它不仅能将工人从繁杂的劳动任务中解放出来，而且同时也提高了产品的质量和生产线的自动化水平，大大地提高了工作效率。特别地，在零件装配生产任务中，多轴孔装配任务是常见的任务类型之一。在此情况下，多对轴孔同时存在装配关系，工业机器人被要求自动准确定位，同时满足正确的装配对应关系。更重要地，需要避免两工件发生碰撞从而导致缺陷。因此可知，多轴孔装配任务的自动化水平要求很高。

鉴于以上需求，人们提出了利用机器视觉进行智能装配的视觉引导技术方法。机器视觉是利用电子相机产生的图像信息，为机器增加视觉功能的技术。它具有信息量丰富、非接触测量和处理手段多样等优点，被大量地用于在机器人自动化领域，人们针对利用机器视觉系统指导装配过程已经开展了一定的工作。如，於明亮等提出的被动装配研究方案，陈兴洲等提出的定位检测算法等。目前，机器视觉在智能装配领域应用较少，且方法手段还较为初级，针对智能装配，特别是多轴孔装配的自动化，高精度要求还难以满足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种轴孔装配的机器人视觉引导方法，以满足现有技术中高精度，低成本的需求。

为达到上述目的，本发明提供如下的技术方案：

利用工业相机对孔系工件进行拍照，获取孔系工件的图像数据，将图像数据传到上位机；

上位机对所述图像数据进行图像处理和分析，得出孔系工件在图像上的各轴孔的的中心位置及半径的图像数据；

将上述各轴孔的图像坐标数据转换为机器人坐标系的坐标数据；

将机器人坐标数据发送给机器人控制器，从而完成视觉引导工作。

优选的，上位机对所述图像数据进行图像处理和分析，得出孔系工件在图像上的各轴孔的的中心位置及半径的图像数据，具体步骤为：

对图像数据进行平滑预处理，去除噪声；

在预处理的图像的基础上，对图像进行边缘提取；

在边缘提取的基础上，提取图像中各轴孔所对应圆的中心位置和半径；

对检测到得圆做出进一步筛选，得出最佳的圆检测结果。

优选的，在预处理的图像的基础上，对图像进行边缘提取的步骤具体为：

分别在图像的X方向和Y方向进行Sobel微分计算，得到两幅边缘提取图像；

对两幅边缘提取图像，逐点计算像素点平方和，得到一幅新的平方和图像；

计算所述平方和图像的均值；

将所述均值的倍数作为阈值，对平方和图像进行二值化，得到边缘提取的最终结果。

优选的，在边缘提取的基础上，提取图像中各轴孔所对应圆的中心位置和半径，具体为：

将边缘提取的二值化图像空间的非零像素点变换到参数累加空间，取得参数累加空间的最大值；

根据一定比率和累加空间的最大累加值得到在参数累加空间提取圆的阈值；